Exerccios

Ligao Inica

Questo 1

Considere o composto hipottico CaF(s).

a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura do NaCl e uma distncia

internuclear de 2,67 x 10-10 m.

b) Faa o ciclo de Born-Haber para o CaF indicando todas as etapas.

c) Calcule a entalpia padro de formao para o CaF, utilizando a resposta do item

(a) e os dados termoqumicos que forem necessrios. Comente sobre o valor

obtido.

Questo 2

Considere o composto hipottico Ca+O-(s).

a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura do NaCl e uma distncia

internuclear de 2,40 x 10-10 m.

b) Faa o ciclo de Born-Haber para o Ca+O- indicando todas as etapas.

c) Calcule a entalpia padro de formao para o Ca+O-, utilizando a resposta do

item (a) e os dados termoqumicos que forem necessrios. Compare o

calculado com o valor experimental de 635 kJ mol-1. Parece razovel o valor

obtido para a formulao Ca+O-?

Questo 3

A figura abaixo mostra parte do ciclo de Born-Haber para a formao do NaCl(s) a

partir de seus constituintes. Sabendo que a seta menor indica um consumo de 496 kJ

mol-1 de energia e, a seta maior, a liberao de 787 kJ mol-1 de energia, responda:

a) A que processo corresponde os valores de energia indicados pelas setas no

ciclo? Escreva a equao qumica correspondente a essas duas transformaes,

indicando os estados fsicos de reagentes e produtos.

b) Calcule a entalpia padro de formao para o NaCl, utilizando os dados

termoqumicos que forem necessrios.

c) Os slidos inicos NaCl e KCl formam o mesmo tipo de estrutura cristalina, logo

eles tem o mesmo valor para a constante de Madelung. Em qual composto as

interaes entre os ons so mais fortes? Justifique.

Questo 4

Considere o composto hipottico CsF2(s), em que estaria presente o on Cs2+.

a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura da fluorita e uma distncia

internuclear de 2,78 x 10-10 m.

b) Considerando o valor obtido para a energia de rede do CsF2, possvel explicar

porque esse composto no existe? Justifique.

c) Calcule, atravs do ciclo de Born-Haber, a entalpia padro de formao para o

CsF2.

d) A julgar pelo valor de (CsF2,s) obtido, esse composto seria estvel?

Justifique.

Questo 5

O xido de magnsio, MgO, um slido branco usado, dentre outras coisas, como

isolante em cabos industriais, como material bsico para cadinhos refratrios e como

ingrediente principal para materiais de construo.

a) Faa o ciclo de Born-Haber para o MgO indicando todas as etapas.

b) Utilizando o ciclo de Born-Haber calcule a energia de rede para o MgO.

c) Explique porque o MgO consiste de ons Mg2+ e O2- ao invs de ons Mg+ e O-.

Exerccios Resolvidos

Ligao Inica

Questo 1

Considere o composto hipottico CaF(s).

a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura do NaCl e uma distncia

internuclear de 2,67 x 10-10 m.

Er =NA Z+Ze

2

4o r 1

1

n .

Er =6,021023 1,74756 +1 1 1,601019

2

48,8541012 2,671010 1

1

8

Er =2,6931014

2,9711020 0,875

Er = 793,3 kJ mol1

b) Faa o ciclo de Born-Haber para o CaF indicando todas as etapas.

1) Hf(Ca,g) ou Hat(Ca,s)

2) Hf(F,g) ou Hat(F2,g)

3) Hi(Ca,g)

4) Hae(F,g)

5) Hrede

c) Calcule a entalpia padro de formao para o CaF, utilizando a resposta do item

(a) e os dados termoqumicos que forem necessrios. Comente sobre o valor

obtido.

Hf CaF, s = Hf(Ca,g) + Hf(F,g) + Hi(Ca,g) + Hae(F,g) + Hrede

Hf CaF, s = 178,20 + 78,99 + 590,0 328,00 793,3

Hf CaF, s = 274,11 kJ mol1

Questo 2

Considere o composto hipottico Ca+O-(s).

a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura do NaCl e uma distncia

internuclear de 2,40 x 10-10 m.

Er =NA Z+Ze

2

4o r 1

1

n .

=6,021023 1,74756 +1 1 1,601019

2

48,854 1012 2,401010 1

1

8

=2,6931014

2,6701020 0,875

= 882,5 1

b) Faa o ciclo de Born-Haber para o Ca+O- indicando todas as etapas.

6) Hf(Ca,g) ou Hat(Ca,s)

7) Hf(O,g) ou Hat(O2,g)

8) Hi(Ca,g)

9) Hae(O,g)

1) Hrede

c) Calcule a entalpia padro de formao para o Ca+O-, utilizando a resposta do

item (a) e os dados termoqumicos que forem necessrios. Compare o

calculado com o valor experimental de 635 kJ mol-1. Parece razovel o valor

obtido para a formulao Ca+O-?

Hf Ca+O, s = Hf(Ca,g) + Hf(O,g) + Hi(Ca,g) + Hae(O,g) + Hrede

Hf Ca+O, s = 178,2 + 249,2 + 590,0 141,1 882,5

Hf Ca+O, s = 6,2 1

O valor obtido muito pouco exotrmico, indicando que o composto Ca+O- no deve

existir.

Questo 3

A figura abaixo mostra parte do ciclo de Born-Haber para a formao do NaCl(s) a

partir de seus constituintes. Sabendo que a seta menor indica um consumo de 496 kJ

mol-1 de energia e, a seta maior, a liberao de 787 kJ mol-1 de energia, responda:

a) A que processo corresponde os valores de energia indicados pelas setas no

ciclo? Escreva a equao qumica correspondente a essas duas transformaes,

indicando os estados fsicos de reagentes e produtos.

Seta menor, ionizao do sdio:

Na(g) Na+(g) + e-

Seta maior, energia de rede:

Na+(g) + C-(g) NaCl(s)

b) Calcule a entalpia padro de formao para o NaCl, utilizando os dados

termoqumicos que forem necessrios.

Hf NaCl, s = Hf(Na,g) + Hf(Cl,g) + Hi(Na,g) + Hae(Cl,g) + Hrede

Hf NaCl, s = 121,7 + 107,1 + 496 + 348,8 + 787,0 1

Hf NaCl, s = 411,0 1

c) Os slidos inicos NaCl e KCl formam o mesmo tipo de estrutura cristalina, logo

eles tem o mesmo valor para a constante de Madelung. Em qual composto as

interaes entre os ons so mais fortes? Justifique.

As interaes inicas devem ser mais fortes no NaC, pois o raio inico do Na+

menor do que o raio inico do K+. Isso ocorre porque a fora que atrai os ons

inversamente proporcional distncia entre eles, como se pode ver na frmula de

energia de rede:

=+

2

4 1

1

Questo 4

Considere o composto hipottico CsF2(s), em que estaria presente o on Cs2+.

a) Calcule a sua energia de rede. Suponha a estrutura da fluorita e uma distncia

internuclear de 2,78 x 10-10 m.

Assim como na primeira questo desta lista, basta aplicar a frmula de energia de

rede.

=6,021023 2,51939 +2 1 1,601019

2

48,854 1012 2,781010 1

1

12

=7,765 1014

3,0931020 0,917

= 2302,1 1

b) Considerando o valor obtido para a energia de rede do CsF2, possvel explicar

porque esse composto no existe? Justifique.

No. Analisando apenas a energia de rede desse composto, observa-se um valor muito

negativo, o que mostra apenas uma grande atrao eletrosttica. Para dizer qualquer

coisa a respeito da possibilidade desse composto existir necessrio calcular seu .

c) Calcule, atravs do ciclo de Born-Haber, a entalpia padro de formao para o

CsF2.

1) Hf(Cs,g) ou Hat(Cs,s)

2) Hf(F,g) ou Hat(F2,g)

3) Hi(Cs,g)

4) Hi(Cs+,g)

5) Hae(F,g)

6) Hrede

Hf CsF2 , s = Hf(Cs,g) + 2Hf(F,g) + Hi(Cs,g) + Hi(Cs

+,g) + 2Hae(F,g) + Hrede

Hf CsF2 , s = 76,1 + 2(79,0) + 376,0 + 2420,0 2(328,0) 2302,1

Hf CsF2 , s = 72

1

d) A julgar pelo valor de (CsF2,s) obtido, esse composto seria estvel?

Justifique.

No. O valor obtido positivo, indicando que o composto no deve existir.

Questo 5

O xido de magnsio, MgO, um slido branco usado, dentre outras coisas, como

isolante em cabos industriais, como material bsico para cadinhos refratrios e como

ingrediente principal para materiais de construo.

a) Faa o ciclo de Born-Haber para o MgO indicando todas as etapas.

Etapas do ciclo:

1) Hf(Mg,g) ou Hat(Mg,s)

2) Hf(O,g) ou Hat(O2,g)

3) Hi(Mg,g)

4) Hi(Mg+,g)

5) Hae(O,g)

6) Hae(O-,g)

7) Hrede

b) Utilizando o ciclo de Born-Haber calcule a energia de rede para o MgO.

Hf(MgO,s) = Hf(Mg,g) + Hf(O,g) + Hi(Mg,g) + Hi(Mg+,g) + Hae(O,g) + Hae(O

-,g) +

Hrede

-601,2 = 147,7 + 249,2 + 738 + 1451 141,1 + 798 + Hrede

Hrede = -3844 kJ mol-1

c) Explique porque o MgO consiste de ons Mg2+ e O2- ao invs de ons Mg+ e O-.

Para adquirir a configurao do gs nobre, o magnsio tende a perder dois eltrons,

enquanto o oxignio tende a ganhar dois eltrons.